2022年FPGA行业深度分析报告.pdf

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1、2022年 FPGA行 业 深 度 分 析 报 告正 文 目 录 1 FPGA:“万 能 芯 片”，复 杂 数 字 硬 件 电 路 设 计 的 首 选.41.1 产 品 结 构 复 杂，特 点 鲜 明.51.2 始 于 20世 纪 70年 代，发 展 历 程 长.71.3“万 能 芯 片”应 用 场 景 多.92 市 场 概 况：Fabless运 营 模 式，市 场 空 间 稳 定 增 长.102.1 Fabless运 营 模 式，具 备 强 技 术 壁 垒.102.2 需 求 分 布 均 匀，国 产 化 仍 需 提 升.132.3 中 低 端 产 品 种 类 丰 富，高 端 产 品 还 需

2、补 足.153 产 业 发 展 趋 势：市 场 需 求 持 续 扩 大，国 产 化 替 代 快 速 进 行.163.1 国 外 龙 头 企 业 具 有 垄 断 性 优 势.163.2 细 分 板 块 需 求 增 长，整 体 规 模 持 续 扩 大.193.3 国 内 相 关 公 司 营 收 增 速 快 于 外 企，国 产 化 替 代 快 速 进 行.234 重 点 关 注 公 司.264.1 紫 光 国 微：特 种 集 成 电 路 龙 头，智 能 安 全 芯 片 业 务 稳 定 发 展.264.2 复 旦 微 电：高 端 F P G A 供 应 商，研 发 投 入 持 续 加 大.284.3

3、安 路 科 技：出 货 量 国 产 品 牌 排 名 第 一，专 用 软 件 自 主 可 控.295 风 险 提 示.30图 表 目 录 图 表 1：集 成 电 路 产 品 结 构 树.5图 表 2:赛 灵 思 Virtex UltraScale+FPGA.6图 表 3:典 型 FPGA组 成 示 意 图.6图 表 4：FPGA各 组 成 部 分.7图 表 5:FPGA研 发 流 程.7图 表 6:FPGA发 展 历 程.9图 表 7：使 用 FPGA芯 片 的 显 示 器 示 意 图.10图 表 8:FPGA+DSP三 模 卫 星 导 航 接 收 机 样 机 实 物.10图 表 9:弹 载 F

4、PGA硬 件 系 统 示 意 图.10图 表 10:使 用 FPGA进 行 加 密 保 护 示 意 图.10图 表 11:半 导 体 产 业 链.11图 表 12：2020年 Q1全 球 晶 圆 代 工 厂 市 场 占 有 率.11图 表 13：2020年 全 球 前 十 大 封 测 厂 市 场 占 有 率.11图 表 14：各 公 司 研 发 费 用 及 占 营 收 比 例.12图 表 15：FPGA相 关 公 司 的 知 识 产 权 相 关 情 况.12图 表 16:FPGA相 关 人 才 匮 乏.13图 表 17:2019年 国 际 市 场 FPGA份 额 占 比.14图 表 18:20

5、19年 国 内 市 场 FPGA份 额 占 比.14图 表 19：按 逻 辑 单 元 容 量 拆 分 2019年 国 内 FPGA市 场.15图 表 20：按 芯 片 制 程 拆 分 2019年 国 内 FPGA市 场.15图 表 21:国 内 外 部 分 上 市 厂 家 FPGA系 列、系 列 中 最 先 进 型 号 及 部 分 相 关 参 数.16图 表 22：赛 灵 思 产 品 营 收 及 增 长 率.17图 表 23:赛 灵 思 毛 利 及 毛 利 率.17图 表 24：赛 灵 思 不 同 区 域 营 收 占 比.17图 表 25:赛 灵 思 中 国 区 域 营 收 及 增 速.17图

6、 表 26：赛 灵 思 各 板 块 营 收 占 比.18图 表 27：赛 灵 思 研 发 费 用 及 占 总 收 入 比 例.18图 表 28：莱 迪 思 营 收 及 增 长 率.18图 表 29：莱 迪 思 毛 利 及 毛 利 率.18图 表 30：莱 迪 思 不 同 区 域 营 收 占 比.19图 表 31：莱 迪 思 中 国 区 域 营 收 及 增 速.19图 表 32：莱 迪 思 各 板 块 营 收 占 比.19图 表 33：莱 迪 思 研 发 费 用 及 占 总 收 入 比 例.19图 表 34：全 球 FPGA市 场 规 模 及 增 长 率.20图 表 35:国 内 FPGA市 场

7、 规 模 及 增 长 率.20图 表 36:国 内 通 信 FPGA市 场 规 模 及 增 长 率.20图 表 37：国 内 工 业 FPGA市 场 规 模 及 增 长 率.21图 表 38:国 内 数 据 中 心 FPGA市 场 规 模 及 增 长 率.22图 表 39:国 内 车 载 FPGA市 场 规 模 及 增 长 率.22图 表 40：国 内 消 费 电 子 FPGA市 场 规 模 及 增 长 率.23图 表 4 1:国 内 人 工 智 能 FPGA市 场 规 模 及 增 长 率.23图 表 42:各 公 司 对 应 区 域/板 块 营 收（单 位：亿 元）.24图 表 43：各 公

8、 司 对 应 区 域/板 块 营 收 增 长 率.24图 表 4 4:国 内 FPGA相 关 上 市 公 司 相 关 板 块 营 收.25图 表 4 5:国 内 FPGA相 关 上 市 公 司 相 关 板 块 归 母 净 利 润.25图 表 4 6:国 内 部 分 未 上 市 厂 家 FPGA系 列 产 品、系 列 中 最 先 进 型 号 及 部 分 相 关 参 数.25图 表 47：可 比 公 司 估 值 水 平 对 比（可 比 公 司 盈 利 预 测 采 用 同 花 顺 一 致 预 期）.27图 表 48：紫 光 国 微 盈 利 预 测.27图 表 49：可 比 公 司 估 值 水 平 对

9、 比（可 比 公 司 盈 利 预 测 采 用 同 花 顺 一 致 预 期）.29图 表 50：复 旦 微 电 盈 利 预 测.29图 表 51：可 比 公 司 估 值 水 平 对 比（可 比 公 司 盈 利 预 测 采 用 同 花 顺 一 致 预 期）.30图 表 52：安 路 科 技 盈 利 预 测.311 FPGA:“万 能 芯 片”，复 杂 数 字 硬 件 电 路 设 计 的 首 选 1.1 产 品 结 构 复 杂，特 点 鲜 明 FPGA（Field Programmable Gate Array,现 场 可 编 程 逻 辑 门 阵 列）是 一 种 可 通 过 重 新 编 程 来 实

10、现 用 户 所 需 逻 辑 电 路 的 半 导 体 器 件。FPGA在 专 用 ASIC的 基 础 上 发 展 而 来，不 但 继 承 了 ASIC的 大 规 模、高 集 成 度、高 可 靠 性 等 优 点，同 时 克 服 了 一 般 ASIC设 计 周 期 长、投 资 大、灵 活 性 差 等 缺 点，是 复 杂 数 字 硬 件 电 路 设 计 的 首 选。图 表 1:集 成 电 路 产 品 结 构 树 集 成 电 路 音 图 马 达 驱 动 芯 片 继 电 器 动 芯 片 电 机 噩 动 芯 片 AC/DCH换 芯 片 充 电 芯 片 电 源 控 制 芯 片 模 拟 开 关 比 枚 器 放

11、大 器 接 口 芯 片 数 据 忖 换 芯 片 智 能 视 颊 I 智 能 卡 芯 I 智 葩 安 全 芯 片 片 芯 片 4指 位 识 别 芯 片 射!*开 关 射!W双 工 器 射 疗 前 端 模 块 射 频 功 率 放 大 X射 颇 低 噪 声 放 大 舞 蜂 窝 移 动 通 信 芯 片 无 废 通 信 集 成 模 块 固 定 电 话 芯 片 电 力 线 俄 波 通 信 芯 片 卫 星 信 道 解 码 芯 片 触 控 芯 片 WIFI通 信 芯 片 蓝 牙 通 信 芯 片 定 位 芯 片 智 能 室 电 芯 片 智 能 家 居 芯 片 稳 Z1芯 片 射 颊 述 波 汽 车 级 SOC航

12、 空 级 SOC来 源：IF in D,国 联 证 券 研 究 所FPGA主 要 由 三 部 分 组 成：逻 辑 部 分(逻 辑 块，Logic Block,简 称 LB)、输 入 输 出 部 分(I/O块，Input/Output BIock,简 称 I0B),布 线 部 分(包 含：布 线 通 道、开 关 块(Switch Block,简 称 SB)、连 接 块(Connection BIock,CB)等)。虽 然 这 三 部 分 就 可 以 实 现 任 意 逻 辑 电 路，但 实 际 中 往 往 还 需 要 一 些 其 他 电 路，如 时 钟 树、配 置/扫 描 链(conf igura

13、tion/scan chain)、测 试 电 路 等。此 外，很 多 商 用 FPGA还 包 含 处 理 器、块 存 储 器、乘 法 器 等 固 定 功 能 的 硬 核 电 路。图 表 2:赛 灵 思 Virtex UltraScale+F P G A 图 表 3:典 型 FPGA组 成 示 意 图 来 源：赛 灵 思 官 网，国 联 证 券 研 究 所 FPGA中 的 逻 辑 部 分，负 责 实 现 逻 辑 电 路，实 现 方 式 有 多 种(乘 积 表、查 找 表 和 数 据 选 择 器 等)，一 般 由 可 以 实 现 任 意 逻 辑 电 路 的 可 编 程 部 分 触 发 器(FI i

14、 p-F I op,FF)等 数 据 存 储 电 路 和 数 据 选 择 器 组 成；输 入 输 出 部 分，通 过 连 接 I/O引 脚 和 内 部 布 线，对 外 部 进 行 信 号 输 入 输 出，一 般 包 含 上 拉、下 拉、输 入/输 出 的 方 向 和 极 性、转 换 速 率(slew rate)、开 漏(open drain)等 控 制 电 路，以 及 触 发 器 等 数 据 存 储 电 路，通 常 支 持 十 余 种 规 格 输 入/输 出；布 线 部 分，主 要 负 责 逻 斡 块 相 互 之 间 以 及 逻 辑 块 与 I/O之 间 的 连 接，除 了 岛 型 构 造 外

15、，还 有 多 层 构 造、H-tree构 造 等 多 种 类 型；其 他 部 分，例 如 对 逻 辑 块、I/O块、开 关 块 和 连 接 块 进 行 控 制 的 配 置 存 储 单 元 以 及 配 置 链，以 及 时 钟 网 络、扫 描 路 径 等。图 表 4:FPGA各 组 成 部 分 组 成 功 能 实 现 方 式 逻 辑 部 分 数 据 存 储 电 路、数 据 选 择 器 实 现 逻 辑 电 路 乘 枳 表、查 找 表 和 数 据 选 择 器 输 入 连 接 I/O 引 脚 和 内 部 单 端 标 准 I/O（LVTTL,PC L PCI输 出 控 制 电 路、数 据 存 储 电 路

16、布 线，对 外 部 进 行 信 exp ress SSTL等）、差 分 标 准 部 分 号 揄 入 输 出 I/O（LVDS 等）布 线 部 分 布 线 通 道、连 接 块、开 关 块 逻 辑 块 相 互 之 间 以 及 逻 辑 块 与 I/O 之 间 的 连 接 岛 型 构 造、多 层 构 造、H-tre e构 造 等 其 他 部 分 时 钟 网 络、扫 描/配 置 路 径、测 试 电 路、嵌 入 式 处 理 器、块 存 储 器、乘 法 器/来 源：FPGA原 理 和 结 构，国 联 证 券 研 究 所 FPGA设 计 流 程 是 将 开 发 者 输 入 的 需 求、目 标 性 能、约 束

17、条 件、代 码、框 图、电 路 图 等 描 述 加 上 各 种 参 数 设 定，使 开 发 对 象 具 象 化 的 过 程。一 般 的，基 于 HDL进 行 RTL描 述 的 设 计，大 致 流 程 包 括：对 RTL描 述 进 行 逻 辑 综 合、技 术 映 射、布 局 布 线、生 成 配 置，最 后 写 入 FPGA进 行 系 统 验 证。图 表 5:FPGA研 发 流 程 1.2 始 于 20世 纪 70年 代，发 展 历 程 长 第 一 代（20世 纪 70年 代，出 现 FPLA、PAL）：1975年 西 格 妮 蒂 克 公 司 发 布 了 一 种 基 于 熔 断 丝 的 可 编 程

18、 FPLA（FieldPrograrrmabIe Logic Array,现 场 可 编 辑 逻 辑 阵 列）。1978年 MMI公 司（即 现 在 的 莱 迪 思 公 司）将 其 简 化 并 采 用 双 极 性 晶 体 管 制 程，开 发 了 高 速 PAL,并 最 终 得 到 了 普 及。第 二 代（20世 纪 80年 代，出 现 GAL、EPLD、FPGA）20世 纪 80年 代 前 期，各 公 司 开 始 销 售 基 于 CMOS EPR0M/EEPR0M的 PLD,产 品 往 往 功 耗 低 且 可 重 新 编 程，同 时 出 现 了 最 早 将 FPGA产 品 化 的 赛 灵 思（

19、Xilinx,1984年 成 立）公 司。8 0 年 代 后 期，随 着 半 导 体 集 成 度 和 速 度 的 提 升，出 现 了 无 法 擦 写 的 反 熔 丝 FPGA。第 三 代（20世 纪 90年 代，F P G A 大 规 模 发 展）20世 纪 90年 代，赛 灵 思 和 阿 尔 特 拉 分 别 改 进 扩 展 了 XC400和 FLEX架 构，使 得 FPGA的 逻 辑 电 路 规 模（门 数）快 速 增 长。90年 代 前 期，门 数 达 到 了 数 千 至 数 万 门，后 期 则 发 展 到 了 数 万 至 数 十 万 门，并 且 在 集 成 度 上 与 CPLD拉 开 差

20、 距，性 能 上 与 ASIC等 产 品 差 距 逐 渐 缩 小，成 功 进 入 半 定 制 产 品 市 场；系 统 化 与 大 规 模 化，也 导 致 搭 载 MPU和 DSP等 硬 核 模 块 成 为 必 然 趋 势。1997年，逻 辑 规 模 达 2 5 万 门，主 频 达 到 50100MHz,1999年，赛 灵 思 的 APEX20K将 集 成 度 提 高 至 100万 门 级。第 四 代（21世 纪 00年 代，百 万 门 级 和 系 统 LSI化）2000年 之 后，FPGA呈 现 系 统 LSI化。阿 尔 特 拉 推 出 了 第 一 款 带 有 硬 核 处 理 器 的 FPGA

21、产 品 Excal ibur,其 上 集 成 了 ARM处 理 器 和 FPGA电 路。同 时，产 品 的 外 部 接 口 也 开 始 提 升，FPGA开 始 应 用 SERDES（Serial i xer-Deser i a I izer,串 行 器-解 压 器）电 路 和 LVDS（Low Voltage Differential Signal ing,低 电 压 差 分 信 号），实 现 高 速 串 行 通 信 接 口。产 品 快 速 迭 代，赛 灵 思 公 司 的 高 端 FPGA产 品 Virtex I I pro（2002年，130nm）及 后 续 Stratix-4（2004 年

22、,90nm）、Stratix-5（2006 年，65nm）和 Stratix-6（2009年，40nm）大 约 每 两 年 升 级 一 次。第 五 代（21世 纪 10年 代，制 程 发 展、行 业 洗 牌）2010年 开 始，赛 灵 思 和 阿 尔 特 拉 都 发 布 了 28nm的 FPGA并 从 2011年 开 始 供 货，并 且 产 品 除 了 高 低 端 外，还 增 加 了 中 端 产 品。例 如，赛 灵 思 全 系 列（高 端 为 Vi rtex-7,中 端 为 Kintex-7,低 端 Artix-7）全 采 用 28nm制 造 工 艺，提 高 性 能 的 同 时 还 降 低 了

23、 功 耗。同 时，行 业 垄 断 化 加 剧，赛 灵 思 和 阿 尔 特 拉 占 据 市 场 八 成 的 份 额，仅 剩 的 两 成 中 的 大 部 分 又 被 莱 迪 思 和 Acte I瓜 分。图 表 6：FPGA发 展 历 程 来 源：FPGA原 理 与 结 构，国 联 证 办 研 究 所 时 间 最 大 规 模 门 数 器 件 类 型 技 术 特 征 代 表 企 业 20世 纪 70年 代 数 十 数 百 FPLA 基 于 熔 断 丝 ROM,一 次 性 写 入 Signetics MM IPAL双 极 性 晶 体 管 高 速 0R阵 列，一 次 性 写 入 20世 纪 80年 代 数

24、 百 数 千 GAL采 用 CMOS实 现 低 功 耗，编 程 器 件 采 用 EEPROM莱 迪 思、赛 灵 思、阿 尔 特 拉、AMD等 FPGA可 编 程 逻 辑 块、连 线、I/O单 元 组 成 的 基 本 逻 辑 阵 列 CPLD 具 有 多 个 AND-0R阵 列 的 逻 辑 块 反 熔 丝 FPGA 非 易 失，但 属 于 一 次 性 写 入 20世 纪 90年 代 数 千 100 万 基 于 SRAM的 FPGA 采 用 SRAM的 FPGA阿 尔 特 拉、AMD、AtmeI GateFieId基 于 Flash的 FPGA采 用 Flash ROM的 FPGA非 易 失，多

25、次 擦 写 BiCMOS FPGA采 用 BiCMOS工 艺 高 速 ECL逻 辑 的 FPGA21世 纪 00年 代 100万 1500 万 百 万 门 级 FPGA、SoPD搭 载 处 理 器 核 心、DSP块、多 输 入 逻 辑 块、高 速 接 口，多 平 台 化 阿 尔 特 拉、赛 灵 思 等 低 功 耗 FPGA、高 速 异 步 FPGA、大 规 模 FPGA、3D-FPGA新 型 FPGA厂 商 的 技 术 21世 纪 10年 代 至 今 2000 万 及 以 上 28nm FPGA、20nm FPGA、16/14nm FinFET FPGA、新 一 代 SoPD（面 向 SoC

26、的 FPGA）、3D-FPGA、车 载 FPGA、光 FPGA台 积 电 的 28nm、20nm、16nm FinFET3D晶 体 管 技 术，Intel的 14nmFinFET 3D晶 体 管 技 术 巨 头：阿 尔 特 拉、赛 灵 思 中 坚 力 量：莱 迪 思、Acte I1.3“万 能 芯 片”应 用 场 景 多 民 用 方 面，FPGA在 通 讯、工 业 控 制、人 工 智 能 等 方 面 应 用 广 泛。通 信 领 域，在 通 讯 协 议 经 常 变 化 和 升 级 的 情 况 下，市 场 很 难 快 速 推 出 成 熟 的 5G的 ASIC芯 片，得 益 于 可 编 程 的 灵

27、活 性 以 及 低 延 时 性，FPGA具 有 独 特 优 势。工 业 控 制 领 域，FPGA大 量 应 用 在 视 频 处 理、图 像 处 理、数 控 机 床 等 领 域 实 现 信 号 控 制 和 运 算 加 速 功 能。人 工 智 能 领 域，FPGA会 与 CPU搭 配，把 CPU的 部 分 数 据 运 算 卸 载 至 FPGA,将 部 分 需 要 实 时 处 理/加 速 定 制 化 的 计 算 交 由 FPGA执 行，起 到 CPU加 速 卡 的 作 用。图 表 7:使 用 FPGA芯 片 的 显 示 器 示 意 图 图 表 8:FPGA+DSP三 模 卫 星 导 航 接 收 机

28、样 机 实 物 来 源：环 球 网，国 联 证 券 研 究 所 耒 源：C N K I,国 联 证 券 研 究 所 由 于 FPGA具 有 集 成 度 高、设 计 周 期 短、投 资 小、灵 活 性 好 的 特 点，因 此 在 军 工 领 域 的 应 用 也 较 为 广 泛。在 弹 载 方 面，FPGA可 进 行 数 据 的 接 收 和 传 递；在 机 载 方 面,FPGA可 完 成 数 据 采 集、产 生 各 类 信 号、计 算 当 前 飞 机 相 对 本 地 接 收 天 线 的 方 位 和 距 离、与 DSP实 时 交 换 数 据、上 传 报 表 等 功 能；在 军 用 门 禁 控 制 类

29、 方 面，可 用 于 人 员 的 指 纹 识 别 等 工 作；此 外，FPGA还 可 以 内 置 加 密 解 密 电 路，通 过 对 配 置 数 据 进 行 不 可 逆 加 密，从 而 加 密、解 密 数 据。图 表 9:弹 载 FPGA硬 件 系 统 示 意 图 来 源：&千 ARM+FPGA的 滑 翔 增 杈 弹 弹 我 计 算 机 议,计 身 实 叫，国 联 证 券 研 支 所 图 表 1 0:使 用 FPGA进 行 加 密 保 护 示 意 图 FPGA加 密 示 意 图 FPGA加 密 示 意 图 来 源：宓 于 FPGA的 军 用 龙 芯 计 算 机 破 件 加 密 方 法，国 联

30、证 券 研 究 所 2 市 场 概 况：Fabless运 营 模 式，市 场 空 间 稳 定 增 长 2.1 Fabless运 营 模 式，具 备 强 技 术 壁 垒 F a b le ss运 营 模 式 国 内 的 FPGA厂 家 普 遍 采 用 F a b le ss运 营 模 式，企 业 仅 进 行 芯 片 的 设 计、研 发 和 销 售，而 将 晶 圆 制 造、封 装 和 测 试 外 包 给 专 业 的 晶 圆 代 工、封 装 和 测 试 厂 商。这 种 轻资 产 运 营 模 式，使 公 司 能 够 根 据 自 身 情 况 及 市 场 规 则，独 立 自 主 开 展 经 营 活 动，将

31、 产 品 研 发 能 力 和 产 业 链 整 合 能 力 最 大 化 体 现；但 采 用 这 种 模 式，其 产 能 容 易 受 到 晶 圆 厂 和 封 装 测 试 厂 商 产 能 限 制，盈 利 也 容 易 受 到 晶 圆 市 场 价 格 和 加 工 费 用 上 涨 而 产 生 波 动。图 表 1 1:半 导 体 产 业 链 生 产 设 备 上 游 供 应 中 游 制 造 下 游 应 用 朱 源：前 联，国 联 证 券 研 究 所 现 在 国 内 FPGA公 司 主 要 合 作 的 晶 圆 代 工 厂 包 括 中 芯 国 际、上 海 华 虹、台 积 电 等,封 装 测 试 厂 包 括 华 天

32、 科 技、长 电 科 技 等；此 外，部 分 公 司 为 加 快 斫 发 速 度、缩 短 设 计 周 期，会 向 IP核 供 应 商 购 买 IP核 授 权，向 EDA工 具 供 应 商 采 购 EDA设 计 工 具。图 表 12:2020年 Q1全 球 晶 圆 代 工 厂 市 场 占 有 率 产 业 技 术 壁 垒 高 图 表 13:2020年 全 球 前 十 大 封 测 厂 市 场 占 有 率 来 源：前 喷，国 联 证 券 研 究 所 研 发 费 用 方 面，2021年，行 业 龙 头 赛 灵 思 以 9.05亿 美 元（约 合 人 民 币 60亿 元）占 有 绝 对 优 势；从 研 发

33、 费 用 占 营 收 比 例 来 看，国 内 企 业 占 比 均 较 高，其 中 安 路 科 技 占 比 最 高，为 35.90%,其 次 为 复 旦 微 电，占 比 为 26.84%,最 低 的 是 紫 光 国 微，占 比 为 11.83%。国 内 外 企 业 研 发 费 用 占 营 收 比 例 均 较 高，表 明 行 业 具 有 较 强 的 技 术 壁 垒。图 表 1 4:各 公 司 研 发 费 用 及 占 营 收 比 例 一 研 发 费 用（亿 元）-研 发 费 用 占 营 收 比 例 来 源：IF in D,国 联 证 券 研 究 所 专 利 方 面，国 外 仅 赛 灵 思 及 阿 尔

34、 特 拉 就 拥 有 超 过 9000项 专 利，而 国 内 FPGA设 计 相 关 公 司，仅 紫 光 国 微 拥 有 近 千 项 专 利，复 旦 微 电 拥 有 210项 发 明 专 利、软 件 著 作 权 229项。国 内 厂 商 相 关 专 利 数 量 较 少，表 明 技 术 积 累 与 国 外 龙 头 企 业 仍 有 差 距，相 关 技 术 壁 垒 还 需 继 续 突 破。图 表 15:FPGA相 关 公 司 的 知 识 产 权 相 关 情 况 公 司 知 识 产 权 相 关 情 况 统 计 口 径 备 注 赛 灵 思 全 球 5300项 2021年 年 报 阿 尔 特 拉 3300

35、项 美 国 专 利、550项 国 外 专 利 2014年 年 报 2015年 阿 尔 特 拉 被 I n t e l收 购 莱 迪 思 许 可 与 服 务 收 入（包 括 各 类 IP许 可 及 服 务、专 利 货 币 化）2047.5万 美 元 2021年 年 报 安 路 科 技 发 明 专 利 5 2项、实 用 新 型 11项、软 件 著 作 权 2 5项、其 他 6 8项 2021年 年 报 复 旦 微 电 发 明 专 利 210项、实 用 新 型 12项、外 观 设 计 3 项、软 件 著 作 权 229项、其 他 154项 2021年 年 报 紫 光 国 徽 专 利 近 千 项，主

36、要 是 自 有 专 利，合 作 共 享 的 很 少；无 形 资 产-专 利 技 术：1591362元；2020年 1 1月 互 动 问 答/2021年 年 报/紫 光 同 创 官 网 参 股 子 公 司 紫 光 同 创：专 利 超 300项、核 心 专 利 占 比 超 80%成 都 华 微 境 内 发 明 专 利 36项，境 外 发 明 专 利 3 项，集 成 电 路 布 图 设 计 权 119项，软 件 著 作 权 1 9项 招 股 说 明 书 申 报 稿 京 微 齐 力 超 200项 专 利 公 司 官 网西 安 智 多 晶 截 至 2020年 1 2月，发 明 专 利 9 件、实 用 新

37、 型 专 利 1 2件、外 观 专 利 11件、集 成 电 路 布 线 图 5 件、软 件 著 作 权 5 件 电 子 工 程 世 界 网 站 广 东 高 云 申 请 国 内 外 专 利 7 0余 项，拥 有 有 效 知 识 产 权 3 1项 目，软 件 著 作 权 1 2项 高 云 半 导 体 简 介（2018）来 源：美 国 证 监 会 官 网，各 公 司 官 网，各 公 司 年 报，电 子 工 程 世 界 网 站，国 联 证 券 研 究 所 人 才 方 面，英 特 尔 与 国 际 数 据 公 司（IDC）合 作 的 报 告 调 研 发 现，国 内 企 业 普 遍 缺 乏 FPGA技 术

38、人 才，人 才 匮 乏 是 制 约 产 业 发 展 的 首 要 因 素。市 场 上 仅 初 级 人 才 需 求 可 以 被 满 足，而 70%以 上 的 企 业 都 认 为 中 级 水 平 以 上 工 程 师 严 重 不 足，60%以 上 的 企 业 需 要 FPGA时 序 仿 真 及 算 法 设 计 与 仿 真 脸 证 方 面 的 工 程 师。另 外，63.4%的 企 业 表 示，未 来 会 显 著 加 强 FPGA相 关 人 员 的 招 聘。专 业 人 才 的 紧 缺，形 成 了 行 业 和 不 同 企 业 的 竞 争 壁 垒，同 时 也 表 明 行 业 发 展 迅 速，人 才 及 技 术

39、 储 备 有 待 提 升。图 表 16:FPGA相 关 人 才 匮 乏 来 源：人 民 日 报 客 户 端，ID C,国 联 证 券 研 究 所 2.2 需 求 分 布 均 匀，国 产 化 仍 需 提 升 供 给 端：国 内 市 场 份 额 多 半 被 国 际 大 厂 占 据 FPGA国 际 大 厂，一 方 面，洗 牌 基 本 结 束，Actel于 2010年 10月 被 美 国 主 攻 高 可 靠 性 半 导 体 的 Microsemi收 购，莱 迪 思 在 2011年 年 末 收 购 主 打 超 低 功 耗 FPGA的 Si I iconBlue,Intel在 2015年 6 月 以 16

40、7亿 美 元 收 购 了 阿 尔 特 拉，AMD在 2020年 1 0 月 同 意 以 350美 元 的 收 购 价 收 购 龙 头 赛 灵 思：另 一 方 面，行 业 出 现 了 垄 断 化，Frost&Sul I ivan数 据 显 示，以 出 货 量 统 计，2019年 国 际 市 场 上，赛 灵 思、Intel（阿 尔 特 拉）、莱 迪 思 和 Microsemi分 别 占 据 了 51.7%、33.7%、5.0%和 4.0%的 市 场 份 额，总 共 94.4%。国 内 市 场，Frost&Sul I ivan数 据 显 示，2019年 以 出 货 量 统 计，赛 灵 思、阿 尔 特

41、 拉 和 莱 迪 思 分 别 占 据 了 36.6%、25.3%和 23.2%的 市 场 份 额。预 计 未 来 随 着 国 内 企 业 持 续 加 大 对 FPGA的 研 发 投 入，以 及 国 内 厂 家 对 国 产 化 产 品 的 持 续 提 升，国 内 厂 家 对 国 内 市 场 份 额 的 占 比 会 逐 步 提 升。图 表 17:2019年 国 际 市 场 FPGA份 额 占 比 图 表 18:2019年 国 内 市 场 FPGA份 额 占 比 国 际 市 场 占 比,Xilinx,Altera,LatticeMi crosemi其 他 国 内 市 场 占 比 Xi Iinx,Al

42、tera Lattice安 路 科 技 其 他 来 源：Frost&Sullivan,国 联 证 券 研 究 所 来 源：Frost&Sullivan,国 联 证 券 研 究 所 需 求 端：各 类 需 求 分 部 均 匀 按 逻 辑 单 元 容 量 分 析,Frost&Su I I i van数 据 显 示，国 内 市 场 2019年 以 销 售 额 计，100K逻 辑 单 元 以 下 的 FPGA芯 片 占 比 38.2%,100K-500K逻 辑 单 元 的 FPGA芯 片 占 比 31.7%,500K逻 辑 单 元 以 上 的 占 比 30.1%。按 制 程 分 析，目 前 28nm-

43、90nm制 程 区 间 内 的 FPGA芯 片 由 于 其 较 高 的 性 价 比，与 较 高 的 良 品 率，占 据 了 市 场 的 主 要 地 位。此 外，由 于 先 进 制 程 产 品 具 有 更 低 功 耗 与 面 积 和 更 高 的 性 能，28nm以 下 制 程 的 FPGA芯 片 预 计 将 快 速 发 展。Frost&Sul I ivan数 据 显 示，国 内 市 场 2019年 以 销 售 额 计，28nm-90nm制 程 的 FPGA芯 片 占 据 了 63.3%的 市 场 份 额，28nm以 下 制 程 的 FPGA芯 片 占 据 了 20.9%的 市 场 份 额。图 表

44、 1 9:按 逻 辑 单 元 容 量 拆 分 2019年 国 内 FPGA市 场 图 表 2 0:按 芯 片 制 程 拆 分 2019年 国 内 FPGA市 场 按 逻 辑 单 元 容 量 1000K按 芯 片 制 程 工 艺 90nm来 源：F ro s t&S u lliv a n,国 联 证 券 研 究 所 来 源：F ro s t&S u lliv a n,国 联 证 券 研 究 所 2.3 中 低 端 产 品 种 类 丰 富，高 端 产 品 还 需 补 足 高 端 FPGA方 面，国 产 FPGA中，仅 复 旦 微 电 的 亿 门 级 FPGA系 列 等 少 数 芯 片 逻 辑 单

45、元 可 达 约 7 0 0 K,其 余 大 部 分 逻 辑 单 元 容 量 在 200K以 下，而 国 际 龙 头 企 业 赛 灵 思、阿 尔 特 拉 均 有 1KK以 上 容 量 的 逻 辑 芯 片；从 制 程 来 看，国 内 已 量 产 的 FPGA芯 片 最 高 采 用 28nm工 艺，而 赛 灵 思、阿 尔 特 拉 等 厂 家 已 有 10nm及 16nm芯 片 量 产。这 些 表 明，高 端 FPGA方 面，国 产 FPGA芯 片 仍 有 追 赶 空 间。中 低 端 FPGA方 面，国 产 产 品 的 逻 辑 单 元 容 量 从 9 k到 174K不 等，产 品 种 类 较 为 丰

46、富，表 明 中 低 端 市 场，国 内 厂 家 已 经 掌 握 了 相 关 技 术，客 户 对 于 中 低 端 FPGA产 品 的 需 求 可 以 被 满 足。图 表 21：国 内 外 部 分 上 市 厂 家 FPGA系 列、系 列 中 最 先 进 型 号 及 部 分 相 关 参 数 来 源：公 司 招 股 说 明 书 及 官 网，国 联 证 券 研 究 所 公 司 系 列 型 号 逻 辑 单 元 内 存 制 造 工 艺 国 内 安 路 科 技 PHOENIX 系 列 PH1A100 127,872 5600Kb 28nmEAGLE系 列 EG4S20 19,600 1088Kb 55nmEL

47、F系 列 ELF3L90 9,280 270Kb 55nm复 旦 微 电 千 万 门 级 FPGA系 列/约 50K/65 nm亿 门 级 FPGA系 列/约 700K/28nmPSoC系 列/28nm紫 光 国 徽 Titan系 列 PGT180H 174,019 9468Kb 40nmLogos系 列 PGL50H 51,360 5148Kb 40 nmCompa系 列 PGC10K 9,907 405Kb 44nm国 外 赛 灵 思 45 nm系 列 SPARTAN 6 XC6SLX150 147,443 4824Kb 45 nm28nm系 列 VIRTEX-7 XC7VH870T 87

48、6,160 50760Kb 28nmKi ntex-7 XC7K480T 477,760 34380Kb 28nmArtix-7 XC7A200T 215,360 13140Kb 28nmSpartan-7 XC7S100 102,400 4320Kb 28nm20nm系 列 Vi rtex UItraScaIe XCVU440 5541K 88.6Mb 20nmKintex UItraScaIe XCKU115 1451K 75.9Mb 20nm16nm系 列 Vi rtex UItraScaIe+XCVU13P 3780K 455Mb 16nmKintex UItraScaIe+XCKU1

49、9P 1843K 141.8Mb 16nm阿 尔 特 拉 Stratix 系 列 Stratix 10 GX 10M FPGA 10,200,000 308 Mb 14nmArr ia系 列 Arria 10 GX 1150 FPGA 1,150,000 65.7 Mb 20nmMAX系 列 MAX 10 10M50 FPGA 50,000 1.638 Mb 55nmCycI one 系 列 Cyclone 10 10CX220 FPGA 220,000 13.43 Mb 20nmAgilex系 列 Agilex F-Series 027 FPGA(R31C)2,692,760 287 Mb

50、10nm莱 迪 思 CertusPro-NX 系 列 LFCPNX-100 96K 3744Kb 28nmCertus-NX 系 列 LFD2NX-40 39K 1512Kb 28nmECP5系 列 LFE5U-85 84K 3744Kb 40 nmLatticeECP3 系 列 ECP3-150 149K 6850Kb 65 nmLatticeXP2 系 列 XP2-40 40K 885Kb/3 产 业 发 展 趋 势：市 场 需 求 持 续 扩 大，国 产 化 替 代 快 速 进 行 3.1 国 外 龙 头 企 业 具 有 垄 断 性 优 势 Xilinx/赛 灵 思：国 际 行 业 龙